一种用于晶圆旋转的气浮基座的制作方法

本发明涉及承托外延生长的晶圆的装置，具体涉及一种用于晶圆旋转的气浮基座。

背景技术：

通常情况下，外延生长炉中的温度在1000℃到2000℃之间，特别的在碳化硅外延生长炉中，反应室被加热尤其指的是承托晶圆的基座经过电磁感应或者辐射加热来升温，温度达到了1550℃到1750℃。随着晶圆在光伏、电子部件等技术领域被大规模使用，对于高质量晶圆的需求也不断提升。

在外延生长过程中，晶圆的承托托盘与承托基座之间存在这些问题：即使表面有碳化硅或碳化钽的涂层，承托托盘与承托基座也会在高温下有一定的粘附；外延工艺所用的气体或物质进入反应室对晶圆承托托盘造成的横向位移；从承托基座到承托托盘热传递的不均匀性；承托托盘的变形导致晶圆的变形与晶圆相对于承托基座的横向位移；这些都会影响外延生长的质量。

已经有的解决方案是使用机械旋转的承托基座来解决以上的问题，但是机械旋转结构容易发生卡死现象且在高温下不能稳定与持久的运转。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于晶圆旋转的气浮基座。

为解决上述技术问题，本发明采用的解决方案是：

提供一种用于晶圆旋转的气浮基座，包括基座主体，还包括盘；

基座主体上部均匀设有若干出气孔，下部设有进气口；出气孔自靠近基座主体的外缘向基座主体的中心沿同一顺时针或逆时针方向延伸，端部偏离基座主体中心；进气口与出气孔相连通；

盘设于基座主体上，盘的下端面均匀设有若干自盘的外缘向中心沿同一顺时针或逆时针方向延伸的条形凹槽，条形凹槽靠近盘面中心的端部均偏离盘面中心；

基座主体上端面的中心与盘的下端面中心设有凸起或凹陷，二者的凸起或凹陷间设有旋转块。

作为一种改进，盘的下端面与基座主体的上端面至少有一个是粗糙的，为了使运转更加平稳，出气孔的出口不与盘下端面的凹槽直接相通，从出气孔吹出的气体不会直接作用于凹槽造成突然的剧烈的不平稳运动。出气孔一部分气体通过与凹槽的非接触面进行传导，这使得盘有一定的浮动，高温下不会发生粘附，另一部分气体通过凹槽传导让托盘进行旋转。

作为一种改进，盘的下端面上的凹槽深度自盘的中心至外缘不断的减小。靠近盘面中心的凹槽深度可以从1.3mm至2mm，优选的从1.3mm至1.7mm选择，凹槽深度沿径向的变化角度可以从0.8°至1.5°，优选的从0.9°至1.2°选择。

作为一种改进，盘的下端面上凹槽的宽度自盘的中心至外缘不断的增大。可以呈现一定的角度，优选的可以从1°至3°之间选择，这个角度与上述的凹槽深度变化角度相匹配但是不一定要相同，这是为了得到凹槽传导气体足够的流导面积。

作为一种改进，出气孔与凹槽的延伸方向相同。

作为一种改进，基座主体的出气孔延伸的角度映射到盘的下端面上具有一个偏离中心轴线的角度a，盘的下端面上的凹槽延伸的角度映射到盘的下端面上也具有一个偏离中心轴线的角度b，其中，a＞b。优选的(a-b)从20°至30°之间选择。

作为一种改进，盘的上端面均设有若干圆形的上凸部或下凹部，用于放置外延生长的晶圆或晶圆盘。

盘是由耐高温的高纯石墨制成作为加热基座，其表面喷涂有sic或tac涂层。

与现有技术相比，本发明的技术效果是：

当从进气口通入气体时，一部分气体作用在非接触面上，使盘具有一定的浮动，不会发生粘附，并且一部分热量通过气体传导，热的不均匀性比起机械旋转减小；另一部分气体作用在盘的凹槽的面上使得盘旋转，通过旋转块固定旋转中心，旋转块与盘以及基座主体之间不断的填充气体，外延过程中的沉积物质不断的从盘的下方被吹走，因此不会沉积到旋转块发生卡死现象，并且可以减小旋转机构处的沉积物质对晶圆的影响；本发明中的基座和盘均使用高纯石墨材料，使用寿命长，因此盘在1550℃到1750℃的高温下只要有气体的通入就可以持续稳定的旋转。

附图说明

图1为气浮基座的结构示意图；

图2为盘的上端面放置晶圆示意图；

图3为凹槽分布的示意图；

图4为盘沿凹槽方向的剖视图；

图5为基座主体的气孔示意图；

图6-图7为实施例中进气口分布的示意图；

图8-图12为本发明硅片外圆下表面抛光示意图；

附图标记：1-基座主体；11-基座主体上端面；12-进气口；111a、111b-出气孔；112、222-凸起或凹陷；2-盘；21-盘的上端面；213a、213b、213c、213d-上凸部；22-盘的下端面；221-凹槽；2000-晶圆；2001-晶圆盘；2003-凸缘。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

一种用于晶圆旋转的气浮基座，包括基座主体1，还包括盘2；

基座主体1上部均匀设有若干出气孔111a、111b，下部设有进气口12；出气孔111a、111b自靠近基座主体1的外缘向基座主体1的中心沿同一顺时针或逆时针方向延伸，端部偏离基座主体1中心；进气口12与出气孔111a、111b相连通；

盘2设于基座主体1上，盘的下端面22均匀设有若干自盘2的外缘向中心沿同一顺时针或逆时针方向延伸的条形凹槽221，条形凹槽221靠近盘2面中心的端部均偏离盘2面中心；盘的下端面22上的凹槽221深度沿盘2的径向不断的减小。靠近盘2面中心的凹槽221深度可以从1.3mm至2mm，优选的从1.3mm至1.7mm选择，凹槽221深度沿径向的变化角度可以从0.8°至1.5°，优选的从0.9°至1.2°选择。

盘的下端面22上的凹槽221的宽度自盘2的中心至外缘不断的增大。出气孔111a、111b与凹槽221的延伸方向相同。

盘的上端面21具有呈现下凹或者上凸状态的部位，该部位可以是一个也可以是多个，但是均以盘2的中心圆周分布，如图2，晶圆2000/晶圆盘2001放置在所述的下凹或者上凸处随盘2一起旋转，但是确保旋转的平稳性，这个部位最好不多于四个。可以将晶圆2000放在晶圆盘2001再放在盘2上，如图8；可以将晶圆2000放在晶圆盘2001下凹槽中再放在盘2上，如图9；可以将晶圆2000直接放在盘2的下凹处,如图10；可以将晶圆2000放在周围有凸缘2003的盘2上，如图12；在盘2旋转速度较低的情况下，如果盘的上端面21上放置晶圆2000/晶圆盘2001处具有足够的静摩擦力，这个放置晶圆2000/晶圆盘2001的面也可以是与盘的上端面21相平的。

在本实施方法中，优选的，基座主体1的进气孔12设置在基座主体1的侧面，如图6，在其他可行的实施方法中进气孔12可设置在除基座主体上端面11外的其他面；另外，本实施方法中的基座主体上端面11相对于基座主体1的上表面是下凹的，这方便与盘2的安装放置；在基座主体1的上表面设置连接凹陷部的槽，用于排出用于旋转盘2的气体，避免影响到晶圆2000的工艺气体/物质。

基座主体1上端面的中心与盘2的下端面中心设有凸起或凹陷112、222，二者的凸起或凹陷112、222间设有旋转块。凸起与凹陷112、222的作用在于定位旋转中心，使得盘2在旋转过程中不会发生横向位移。在本实施方法中，两个耦合面同时具有中心凹陷，两个凹陷间具有旋转块。

盘的下端面22与基座主体上端面11至少有一个是粗糙的，为了使运转更加平稳，出气孔111a、111b的出口不与凹槽221直接相通，吹出的气体不会直接作用于凹槽221造成突然的剧烈的不平稳运动。出气孔111a、111b一部分气体通过与凹槽221的非接触面进行传导，这使得盘2有一定的浮动，高温下不会发生粘附，另一部分通过凹槽221传导的气体让托盘进行旋转。

基座主体1的出气孔111a、111b延伸的角度映射到盘的下端面22上具有一个偏离中心轴线的角度a，盘的下端面22上的凹槽延伸的角度映射到盘的下端面22上也具有一个偏离中心轴线的角度b，其中，a＞b。优选的(a-b)从20°至30°之间选择。

盘的上端面21沿盘2面周向均设有若干圆形的上凸部(或下凹部)213a、213b、213c、213d，用于放置外延生长的晶圆2000或晶圆盘2001。

本发明的工作原理为：晶圆2000/晶圆盘2001放置在气浮基座的盘2上，当进行外延工艺生长时，盘2带动晶圆2000/晶圆盘2001上的晶圆2000进行旋转。在高达1550℃至1750℃的高温下，基座主体1与盘2不会发生粘附；带动盘2旋转的气体不断的带动基座主体1的热量流动，不会造成热传递的不均匀性，从而不会造成盘2的变形以及晶圆2000的变形甚至是晶圆2000的横向位移；晶圆2000的不断旋转，无论工艺生长的气体还是物质从哪里进入都不会造成晶圆2000的横向位移；由于气体的不断吹入，旋转块不会有外延产生的沉积物质对晶圆2000的旋转造成不良的影响。

最后需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。